En materiales sólidos, cuando un electrón cambia de posición sin que otro ocupe su lugar, puede aparecer un "agujero" cargado positivamente que es atraído por el electrón original. En situaciones más complejas, el proceso incluso puede resultar en grupos estables de múltiples electrones y huecos, cuyos comportamientos todos dependen unos de otros. Extrañamente, las masas de cada partícula dentro de un cúmulo pueden ser diferentes a sus masas cuando están solas. Sin embargo, Los físicos aún no tienen del todo claro cómo estas variaciones de masa pueden afectar las propiedades generales de los cúmulos en sólidos reales. A través de un estudio publicado en EPJ B , Alexei Frolov de la Universidad de Western Ontario, Canadá, revela que el comportamiento de un tipo de cúmulo de tres partículas muestra una relación distinta con la relación entre las masas de sus partículas.

Ya se sabe que los grupos de electrones y huecos afectan la absorción de luz por los semiconductores, que ahora son componentes clave de muchas tecnologías modernas. La investigación de Frolov podría mejorar significativamente nuestra comprensión de estos importantes materiales, y también puede permitir a los investigadores explicar mejor los detalles más pequeños en sus espectros ópticos e infrarrojos. En su estudio, Frolov consideró un grupo que contiene dos electrones con masas ordinarias, y un agujero que puede variar entre una y dos masas de electrones. A través de sus cálculos, Surgieron comportamientos distintivos que mostraron relaciones claras con la relación entre la masa de este agujero más pesado, y la de cada electrón más ligero.

Frolov basó sus cálculos en los principios de la mecánica cuántica, que utilizó para derivar una serie de fórmulas para describir la dependencia de masa de los grupos de tres partículas con extrema precisión. Ahora espera que estas fórmulas puedan modificarse para describir grupos que contienen cuatro o más partículas con masas variables. Si se logra, esto crearía nuevas oportunidades para comprender y afinar las propiedades de los semiconductores reales en investigaciones futuras.